Page 235 - 当代控制理论及应用技术概论

第六章 故障诊断与容错控制研究

成故障树，并自动生成故障树的搜索过程。诊断过程从系统的某一故障“为什么
出现这种显现”开始，沿着故障树不断提问而逐级构成一个梯阶故障树，透过对
此故障树的启发式搜索，最终查出故障的根本原因。在提问过程中，有效合理地
使用系统的及时动态数据，将有助于诊断过程的进行。于故障树的诊断方法，类
似于人类的思维方式，易于理解，在实际情况应用较多，但大多与其他方法结合

使用。

二、容错控制技术

（一）容错控制

容错控制，指无论机组在何种工况下运行，当机组频率、导叶接力器或水
头等反馈信号出现故障时，调速器均应能继续自动调节和工况转换控制，继续维
持机组自动运行，且不允许危及机组运行安全。
（二）容错控制类别

容错控制方法一般可以分成两大类，即被动容错控制和主动容错控制。
1. 被动容错控制
被动容错控制基本思想就是在不改变控制器和系统结构的条件下，从鲁棒

控制思想出发设计控制系统，使其对故障不敏感。其特点是不管故障发生不发生，
它都采用不变的控制器保证闭环系统对特定的故障具有鲁棒性。因此被动容错控
制不需要故障诊断单元，也就是说不需要任何实时的故障信息。从处理不同类型
故障分，被动容错控制有可靠镇定、联立镇定和完整性三种类型。
2. 主动容错控制

被动容错控制方法虽然能够保持一定的系统性能，但其大多研究考虑的仅
是线性系统。而且由于该方法只从鲁棒性考虑，一是难免保守，二是其对故障容
错的自适应能力非常有限。而主动容错控制是在故障发生后根据故障情况对控制

器的参数重新调整，甚至还要改变结构。也就是说主动容错控制对发生的故障能
够进行主动处理。其对故障何时发生，故障发生幅度的自适应性容错能力相比被
动容错控制强了许多。多数主动容错控制需要故障诊断子系统，少部分虽然不需
要，但需要已知各种故障的先验知识。因此主动容错控制需要设计较多的控制算
法，虽然如此，但其能够更大限度的提高控制系统的性能。因此，主动容错控制

受到研究者的更多关注。主动容错控制通常按照容错控制器的重构规则，分为控

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